Laserne rezanńe supraś z vodzianym strujoj: kasy, chutkaść i dakładnaść u poraŭnanni

Kazhdae metalurhičnae vyrobniča majsternia rania ci puzniej stava pred taj ža vyssokarystkavaj kapitalnaj rashańnie: jakuju technalohiju rezanńia treba vybrać dla nastupnaha zakupu masiny? Užo dekady abrazivnaja vodzianaja struja była naybols začynaj rashańnia dla dakładnaha rezanńia šyrokih diapazona materyjałaŭ. Potym z’явiłisia mycnyja volokonnyja laserы, i majsterni pa abrabotcy listavaha metala ŭžo chutka zrazumeli, što jany možuć rezać tony i srednie listy znaczna chutčej — i z načoŭnaj nižaj koshtaj na adzin vyrobak — čym systemy vodzianaj strujy.

Аднак вадзяны струмень не знік. У шматлікіх вытворчых майстэрнях ён застаецца асноўным працоўным канём, бо выконвае аперацыі, якія цёплавы лазер проста не можа выканаць. Гэтыя дзве тэхналогіі перакрываюцца пры рэзанні сталі і алюмінію, але толькі да пэўнага ўзроўню.

Гэта поўнае кіраўніцтва параўноўвае рэзку волаконным лазерам і вадзяным струменем так, як гэта робіць кіраўнік вытворчасці або ўласнік майстэрні: праз прызму хуткасці рэзання, дакладнасці, якасці рэзу, межаў матэрыялаў, цёплавых эфектаў і агульных эксплуатацыйных эканомічных паказчыкаў. Мэтай з’яўляецца не абвяшчэнне адной тэхналогіі пераможцам, а дапамога ў выбары падыходнага працэсу для канкрэтных дэталей, якія вы вырабляеце ў сваёй майстэрні.

Як працуюць гэтыя два працэсы

Асновы рэзкі волаконным лазерам

Сучасная сістэма волаконнага лазера — звычайна працуе ў класе 1–15 кВт — фокусуе высокашчыльны аптычны прамень на паверхні матэрыялу. Прамень хутка плаўіць, выпарвае ці прарэзвае матэрыял, у той час як кааксіяльны дапаможны газ (высокачысты азот для бязшлакавага рэзання нержавеючай сталі і алюмінію; кісларод — для хуткага рэзання малавугляроднай сталі) выдувае разаплавлены матэрыял з рэзу.

• Канцэнтрацыя энергіі: Дастаўляецца ў мікра-пляму, што забяспечвае вельмі вузкі рэз і мінімальную зону тэрмічнага ўплыву (ЗТУ).

• Высокая хуткасць: Выдатныя хуткасці рэзання тонкіх і сярэдніх па таўшчыні лістаў, што значна перавышае магчымасці водных струменёў пры аднолькавай таўшчыні.

• Межы прымянення па матэрыялах: Абмежавана электраправоднымі металамі (для рэзання медзі і латуні патрабуецца прадукаванае кіраванне праменем).

Асновы рэзання водным струменем з абразіўнымі дадаткамі

Промысловы водны струмень павялічвае ціск вады да экстрэмальных значэнняў — звычайна 3000–4000 бар (45 000–60 000 psi) — і працягвае яе праз адваротнае адтуліну з рубіна або дыяменту, каб стварыць суперсонічны вадзяны паток. Цвёрды гранатавы абразіў уводзіцца ў паток у кантралюемых колькасцях, ператвараючы высокахуткасную ваду ў механічны інструмент для эрозійнага рэзання, здольны разрэзаць амаль любую цвёрдую рэчыва.

• Халодны працэс: Нуль выдзялення цяпла, нуль зоны ўплыву цяпла (HAZ), адсутнасць металаўрудных пераўтварэнняў і тэрмічных дэфармацый.

• Універсальная шматбакавасць: Рэжэ амаль любы матэрыял — металы, камень, шкло, высокапрадукцыйныя кампазіты, гуму і пянку — незалежна ад іх цвёрдасці або аптычнай адбіўнасці.

• Стабільны профіль хуткасці: Хуткасць рэзання застаецца адносна пастаяннай незалежна ад таўшчыні матэрыялу, наадварот тэрмічным працэсам, якія рэзка спавольняюцца пры рэзанні тоўстых лістоў.

Табліца параўнання «адзін на адзін»

Хуткасць рэзкі: дзе кожная тэхналогія пераважае

Хуткасць вызначае прапускную здольнасць, а прапускная здольнасць — рэнтабельнасць вытворчасці.

Пры апрацоўцы тонкага ліста да прыкладна 20 мм сучасны волаконна-оптычны лазер рэже ў некалькі разоў хутчэй, чым водны струмень. Для высокапрадукцыйнай рэзкі нізкаўглероднай сталі, нержавеючай сталі або алюмініевага ліста гэтая перавага ў хуткасці пераўтвараецца ў максімальны выхад і рэзка зніжаныя выдаткі працоўнай сілы на адзінку вырабу.

Дынаміка хуткасці водзянога рэзака цалкам іншая. Паколькі ён спрабуе механічнае раз'еданне, а не цеплавое плаўленне, водзяны рэзак разрэжае з прыкладна аднолькавай хуткасцю незалежна ад таго, ці мае пліта таўшчыню 5 мм ці 80 мм. Пры апрацоўцы вельмі тоўстых канструкцыйных або бранявых пліт водзяны рэзак можа нават скончыць апрацоўку дэталей хутчэй за фібер-лазер сярэдняга класа, які страждае ад праблем з кіраваннем цеплавым рэжымам і абмежаваннямі пры рэзанні тоўстых сектараў.

Дакладнасць і якасць рэзу

Абодва вытворчыя метады забяспечваюць строгія прамышленныя дапускі, але іх практычныя адрозненні заключаюцца ў фізічным стане рэзу, а не ў базавых лічбах пазіцыянавання.

На тонкіх і сярэдніх па таўшчыні лістах правільна адкалібраваны фібер-лазер дае чысты, квадратны рэз з вельмі вузкім швом і мінімальным ухілам. Дапускі ў межах ±0,05–0,1 мм з’яўляюцца стандартнымі, таму лазеры безумоўна з’яўляюцца па змаўчанні асноўным выбарам для дакладнай вырабы ліставога металу, карпусоў і кронштэйнаў.

Дакладнасць водазрэзу таксама высокая пры апрацоўцы тонкіх матэрыялаў, але струмень пад высокім ціскам естэстычна расходзіцца пры праходжанні праз таўшчыню дэталі, што прыводзіць да лёгкага звужэння (меншы разрэз у верхняй кропцы ўваходу, чым у ніжняй кропцы выхаду). Пры апрацоўцы тоўстых сектараў гэтае звужэнне патрабуе дынамічнай кампенсацыі галоўкі з выкарыстаннем некалькіх восяў.

Сапраўдная перавага водазрэзу — цэласнасць рэзу. Паколькі ён не ўводзіць цеплавую энергію, адсутнічае пласт растопленага матэрыялу, адсутнічае ўмацаванне краю і мікра-трасціны. Дэталі, апрацаваныя водазрэзам, часта прапускаюць дадатковую апрацоўку і адразу паступаюць на зварку або нанясенне пакрыцця. У адрозненне ад гэтага, краі, апрацаваныя лазерам, могуць мець шлак на пэўных сплавах, а пры рэзанні вугляродзістай сталі з дапамогай кіслароду ўтвараецца ўмацаваны аксідны край, які часам патрабуе механічнай апрацоўкі перад канструкцыйнай зваркай.

Універсальнасць матэрыялаў: асноўны фактар, які адрознівае

Рэзка волаконным лазерам абмежавана электраправоднымі металамі: вугляродзістай стальлю, няржавеючай стальлю, алюмініем і спецыяльнымі сплавамі. Яна не можа апрацоўваць неправодныя матэрыялы, такія як камень, шкло, інжынерныя кампазіты, рэзіна ці акрылы.

Тэхналогія водзянога рэзака дазваляе рэзаць усе металаў, якія апрацоўвае лазер, а таксама ўсе матэрыялы, з якімі лазер не можа працаваць. Закаленая інструментальная сталь, тытан, кампазіты на аснове вугляроднага валакна, балістычныя керамікі, мармар і шарнірныя сандвіч-панэлі — усе гэтыя матэрыялы звычайна апрацоўваюцца водзяным рэзаком з абразіўнымі дадаткамі. Для вытворчых майстроў, якія сталкваюцца з разнастайнымі і непрадказальнымі патрабаваннямі кліентаў, гэтая універсальная шматфункцыянальнасць часта з’яўляецца вызначальным фактарам пры ўкладанні сродкаў у абсталяванне.

Абмежаванні па таўшчыні

Уласцівыя волаконныя лазеры маюць вызначаны эканамічны патолак у адносінах да таўшчыні. Стандартны волаконны лазер для вытворчай майстэрні застаецца высокаэфектыўным пры рэзцы да прыкладна 20–30 мм па малавугляродзістай стальлю. Па-за гэтым парогам хуткасць рэзкі рэзка паніжаецца, а якасць рэзу пагаршаецца.

Вадзяныя струмені не маюць практычнага верхняга межы таўшчыні для тыпавай прамысловай вытворчасці. Пры дастатковым ціску насоса і патоку абразіўнае рэжанне сталёвых лістоў таўшчынёй 100 мм і больш з'яўляецца стандартнай аперацыйнай працэдурай. Калі ў вашай майстэрні рэгулярна апрацоўваюцца лісты вялікай таўшчыні або цяжкія архітэктурныя матэрыялы, рэжанне вадзяным струменем часта з'яўляецца адзіным магчымым выбарам.

Цеплавыя эфекты: цеплавое супраць халоднага рэжання

Кожны цеплавы працэс застаўляе металаўрудны адбітак, што надае рэжанню вадзяным струменем непераможную перавагу ў чулых прыкладаннях.

Лазернае рэжанне ўводзіць сканцэнтраваную цеплавую энергію ўздоўж лініі рэзу. Хоць зона цеплавога ўплыву (HAZ) у волаконнага лазера выдатна меншая ў параўнанні з старэйшымі плазменнымі або кіслародна-паліўнымі сістэмамі, яна ўсё ж існуе. Структура зёран змяняецца на краі, могуць узнікнуць мікра-напружанні, а матэрыялы з прадваральным апрацоўваннем або фарбаваннем падвяргаюцца рызыку цеплавога падпалу.

Vadziany strumień uvažvaje nulavuju tarmičnu zahruzku. Krai razrэzu zachоvyvaje 100% piervapachodnykh mekhanіchnykh ulasціvasцей materyjalu, a zakhroўnyya pakyrynnі zastajucca nenieparuszymi, prы tym dзяліkatnyja ці tonkastennyya kampanenty nia padlажacca tarmіchnaj distorsyі.

Analiz koshtau: abladnannе, spazhyvalnyya materyjaly і biežnyya koshty

• Kapitalnyya uzdzyyki: I vyssheklasnyya vialokanalnyya lasernyya systemy, i pramyslovыya vадzianyя strumennыya abladnannі patrabuyuць znachnыkh kapitalnykh uzdzyykaў. Nadziejnasć nasosu і stabіlnascь lasernaga krэgnika vypraulyajucca daŭgasrochnaj naĺnascцю.

• Патрэбныя матэрыялы: Koshty ekspluatatsyі lasera vyznachajucca, peravazhna, spazhytaj elektrychnaj enierhiі, palivnymi gazami (vykarystannе azotu vysockaj chystaty ў yakości palivnaha gazu — asnoўnы paўtaralny kosht pry razrэze nerdzhejucykh stalёj) і absluhom optychnykh elementaў. Koshty ekspluatatsyі vадzianykh strumennых system у асноўным skladajucca z pasyўnaha spazhyvannia abrasywnykh garnetavykh zernaў, a takža z zameny uscёlaў vysakaspresnагa nasosu, sumeshchvalnykh trubak і advarotnykh otvarau.

• Pratsownіkі і aўtamatyzacyja: Лазернае рэзанне выдатна ўзаемадзейнічуе з аўтаматызаванымі вежамі без удзелу аперацыйнага персаналу і аўтаматызаванай сартавальнай сістэмай. Сістэмы водзянога рэзання патрабуюць крыху больш актыўнага кантролю з-за больш павольных цыклаў працы, хоць сучасныя шматгаловыя водзяныя рэзакі значна зменшылі гэту розніцу.

Матрыца прыдатнасці заданняў

Пытанні і адказы

П: Ці з'яўляецца лазернае разрэзанне хутчэйшым за гідраабразіўнае разрэзанне?

А: На тонкіх і сярэдніх па таўшчыні лістах металу — так, часта ў некалькі разоў хутчэйшым за гідраабразіўнае. На вельмі тоўстых канструкцыйных лістах гідраабразіўнае разрэзанне захоўвае сталую лінейную хуткасць, у той час як прадукцыйнасць лазернага разрэзання значна памяншаецца, што зменшвае або нават пераадольвае гэты перавагу.

П: Ці можа гідраабразіўнае разрэзанне разрэзаць больш тоўсты матэрыял, чым лазер?

А: Так. Стандартны прамысловы волаконны лазер дасягае практычных эканамічных межаў прыблізна на 20–30 мм у малавугляродыстай сталі, у той час як гідраабразіўнае разрэзанне звычайна разрэзае лісты даўжынёй 100 мм (4 цалі) і больш.

П: Якая тэхналогія забяспечвае вышэйшую дакладнасць разрэзання?

A: Абедзве тэхналёгіі забяспечваюць выдатны кантроль дакладнасці пры рэзанні тонкіх матэрыялаў: якасныя волаконныя лазеры звычайна дасягаюць дакладнасці ±0,05–0,1 мм. Функцыянальная розніца заключаецца ў геаметрыі рэзу: лазеры ствараюць чыстыя, прамавугольныя краі на лістах, у той час як водныя струмені ўтвараюць невялікі ўхіл, які трэба ўлічваць пры праграмаванні пры рэзанні таўстых сектараў.

П: Ці больш эканомічна эксплуатаваць рэзку водным струменем, чым лазерную рэзку?

А: Гэта цалкам залежыць ад вашага асартыменту вытворчасці. Аперацыйныя выдаткі на рэзку водным струменем вызначаюцца пераважна коштам абразіўнага матэрыялу (гранату); выдаткі на лазерную рэзку звязаны з электрычнай энергіяй і дапаможнымі газамі. Для высокай вытворчасці тонкіх лістоў лепш падыходзяць эканамічныя паказчыкі лазернай рэзкі; для рэзкі таўстых пліт і нямецкіх матэрыялаў значна лепш падыходзіць рэзка водным струменем.

П: Ці змяняе рэзка водным струменем уласцівасці матэрыялу?

А: Не. Рэзка водным струменем — гэта выключна механічны працэс халоднай рэзкі, які не стварае зоны, уплыву цяпла, таму яна абавязковая для сплаваў павышанай якасці для авіякосмічнай прамысловасці, бранявых пліт і архітэктурных металаў з гатоўным апрацоўваннем.

Выбар паміж лазернай і воднай рэзкай

Паступова павялічваючыяся вытворчыя майстэрні ў канчатковым выніку патрабуюць даступу да абодвух тэхналогій: высокаскорасных волаконных лазераў для максімізацыі прапускной здольнасці пры апрацоўцы лістовага металу і моцных водазрэзных станкоў для апрацоўкі цяжкіх лістоў, неметалічных матэрыялаў і матэрыялаў, чулых да цяпла. Калі ваш бюджэт капітальных укладанняў вымушае выбіраць паміж гэтымі двума варыянтамі, хуткасць і склад асноўных вырабаў павінны вызначаць рашэнне. Высокі аб'ём апрацоўкі лістовага металу адразу паказвае на неабходнасць лазернага абсталявання; апрацоўка цяжкіх лістоў, шматматэрыяльная ўніверсальнасць і строгія цяплавыя абмежаванні — на водазрэзны станок.

Гатовыя ацаніць ідэальную сістэму рэзкі для вашай майстэрні?

Надайце нашай камандзе інжынераваў па прыкладаннях тыпавыя маркі матэрыялаў, дыяпазоны таўшчынь і штомесячныя аб'ёмы вырабаў. Мы правядзем параўнальныя выпрабаванні рэзкі на вашых рэальных крэслярскіх праектах у фармаце CAD і прадставім рэальныя разборы кошту кожнага выраба для вашага наступнага абмеркавання капітальнага абсталявання.

[Запытаць бясплатнае выпрабаванне рэзкі] — Загрузіце свае файлы DXF і спецыфікацыі матэрыялаў сёння. Інжынеры паспышуць вам узорныя дэталі для параўнання, час цыклу і аналіз аперацыйных выдаткаў непасрэдна ў ваш яшчык.